Ең үздік ғылыми жоба «Күн көлігі және баламалы энергия көздерін алу жолдары» Оқушының аты жөні: Мұратов Ахмедияр
Пікір
Арзан баламалы жаңартылмалы энергия көзін пайдалану арқылы экологияға нұқсан келтірмейтін энергияны үнемдеу саясатын еліміздің президенті ұсынғаннан кейін осы жоба туралы ой түйіндеп Ахмедияр мен Ержан осы жобаға негіз қойды. Елбасымыздың тапсырмасымен энергетикалық инфрақұрылымды жаңғырту және дамыту мақсатында елімізде электр энергиясын кідіріссіз қамтамасыз ету үшін ”AstanaSolar” фотоэлектрлі модульдер шығаратын зауыты-”Қазатомпром”ұлттық компаниясының баламалы энергия көздерін дамыту жөніндегі-KazPV жобасы отандық үш кәсіпорын тұтас кластер құрып, күн энергетикасы саласында баламасы жоқ өндіріске айналмақ. Күн энергиясын алыс-шалғай ауылдарда пайдалануды осы жоба негізінде үлкен ізденіспен талдап, ойластырды.
Зерттеуге оқушылар өте қызығушылық танытып, үлкен еңбекпен араласты. Бұл жазылған жоба ары қарай басқа да қызықты жобалардың бастамасы болсын деп айта отыра, болашақтың шаңырағы биік, босағасы берік болсын дегім келеді.
Жетекшісі: Алмаз ОЖББМБ−ның физика пәнінің мұғалімі
Кошелекова Бибигуль Болатовна
Мазмұны
| Кіріспе | 3 |
| 1.Күн энергетикасының даму тарихы | 4 |
| 2.Күн энергетикасының заманауи жағдайы | 5 |
| 2.1. Күн коллекторы – жылумен қамтамасыз ететін күн жүйесінің басты элементі | 6 |
| 2.2. Күн жүйесінің жылумен қамтамасыз етуінің жылулық сұлбалары | 7 |
| 2.3. Фотоэлектрлік түрлендіргіштердің түрлері | 8 |
| 3. Келешектегі жарық энергиясының инновациалық дамуы | 10 |
| 3.1.Күн энергиясы: «Қазақстанда жасалған»
3.2.Баламалы энергия көзі, баламалы қуат көздері, күн көлігі. 13 -16 |
11 |
| 3.3. ҚарМТУ-дағы ыстық сумен және тоқпен қамтамасыз ету жүйесіне
арналған күн коллекторлары 18-19 |
17 |
| Қорытынды | 20 |
| Қолданылған әдебиеттер тізімі | 21 |
КІРІСПЕ
Энергетикалық жоспар бойынша ғаламшардың болашағы қандай болатыны жайлы, қазіргі таңда өткір сұрақ туындап жатыр. Адамзатты не күтіп отыр- энергетикалық тапшылық немесе энергетикалық артықшылық? Энергетикалық дағдарыс жайлы мақалалар, газеттер мен журналдарда жиі-жиі кездесіп тұрады. Мұнайдың кесірінен соғыс пайда болады, мемлекеттер өркендеп және құлдырап, үкімет ауысады. Энергетика облысында жаңа құрылғылар немесе жаңа өнертабыстарды қосу жайлы газеттер санатына ақпараттар түсіп жатыр. Үлкен энергетикалық бағдарламалар әзірленіп жатыр, олардың орындалуы үшін, үлкен күш- жігер мен үлкен материалдық шығындар талап етілуде.
Қоршаған ортаны қорғауға қатысты талаптардың өсуі, энергетикаға жаңа көзқарас туындануына алып келді. Жаңа математикалық модельдердің көмегімен, электрондық-есептегіш машиналар болашақ энергетикалық балансы құрылымының бірнеше жүздеген нұсқаларын есептеді. Алдағы онжылдыққа энергетикалық даму стратегиясын айқындайтын іргелі шешімдер табылды. Алдағы болашақта энергетиканың негізі қайта қалпына келмейтін ресурстарға тәуелді жылу энергетикасы болса да, оның құрылымы өзгереді.
Мұнайды пайдалану қысқартылуға тиіс. Атом электрстанцияларында электр энергиясын өндіру көлемі ұлғаяды. Әлі алынбаған үлкен қоры бар, арзан көмірді пайдалану қолға алынады, мысалы, Екібастұз бассейндері. Табиғи газ кең көлемде қолданылады.
21 ғасырдың басында, біз үшінші мыңжылдықтың шындығына өзімізге кері санақты беруге тиіспіз. Өкінішке орай, мұнай, газ қоры, көмір шексіз емес. Табиғатқа бұл қорды құру үшін миллион жыл керек еді, олар жүз жылда таусылады. Бүгін, әлемде жердегі байлықтың оңдырмай тонаушылығын болдырмау туралы шындап ойлана бастады. Өйткені, тек осы жағдайда ғана отын қоры ғасырларға жетеді. Өкінішке орай, көптеген мұнай өндіруші елдер бүгінгі күнмен өмір сүріп жатыр. Олар аяусыз, табиғат сыйға берген мұнай қорын жұмсайды. Қазір көптеген елдер, әсіресе Парсы шығанағындағы елдер,бірнеше онжылдықтан кейін бұл мұнай қоры таусылатындығы жайлы ойланбайды. Мұнай мен газдың мекені жойылған соң, не болады, ал ол ерте ме кеш пе бәрібір болады. Отынның әлемдік қоры сарқылуының ықтималдығы, сондай-ақ әлемдегі экологиялық ахуалдың нашарлауына байланысты (мұнайды өңдеу және тасымалдау кезінде өте жиі болатын ахуалдар қоршаған ортаға нақты қауіп-қатер төндіреді) отынның басқа, мұнай мен газды алмастыратын түрлері туралы ойлануға тура келді. Адамзатты энергиямен қамтамасыз етудің бір бөлігін қолға алатындай қазір, әлемде көптеген ғалым инженерлер жаңа дәстүрлі емес энергия көздерін іздеумен айналасады.
1 Күн энергиясының даму тарихы
Дәстүрлі емес және жаңартылатын энергия көздерін дамыту мәселесі аса маңызды болып табылады. Дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздеріне күн, жел, геотермальдық энергия, биомасса және дүниежүзілік мұхиттың энергиясы кіреді.
Екі жүз жыл бұрын, адамзат адам энергиясынан және жануардың энергиясынан бөлек тек үш түрлі энергиямен қолданды. Олардың энергия көзі Күн болды. Жел энергиясы мельница қанаттарын айналдырып, ол жерде астықты ұнтақтатты. Су энергиясын қолдану үшін, міндетті түрде жаңбыр суынан толған өзен арқылы судың жоғарыда орналасқан көзден төмен теңізге қарай ағуы керек.
Соңғы онжылдықта бұл энергия көздеріне қызығушылық өсіп келеді, өйткені олар көп жағдайда сарқылмайды.Отын энергиясын жеткізудің сенімділігі төмен және қымбат болып, бұл энергия көздері аса тартымды және одан экономикалық жағынан тиімді болуда. Мұнай мен газдың бағасының көтерілуі адамның назарын су, жел және күнге аударуына басты себеп болды.
Қазіргі кезде және де болашақта дәлелденген, күн энергиясының шағын проценті көліктердің, өнеркәсіптің және күнделікті тұрмыс үшін жеткілікті. Біз оны қолдансақта, қолданбасақта ол жердің энергетикалық балансына және биосфераға бұл әсер етпейді.
Алайда, күн энергиясы жер бетіне толық түседі. Сол үшін оны салыстырмалы үлкен аумақты басып алу үшін шоғырландыру керек және өнеркәсіптік отандық және тасымалдау мақсатында пайдаланылуы керек. Сонымен қатар, біз түнде және бұлтты күндері электрмен жадықтауды қамтамасыз ету мақсатында күн энергиясын сақтауға қабілетті болуы тиіс. Коммерциялық негізде күн энергиясын қолдану үшін алдымен әрекет ХХ ғасырдың 80-ші жылдарында болды. Бұл облыста, ірі табыстарға Loose industries (АҚШ) фирмасы жетті. 1989жылы олар 80 МВт қуаты бар күн-газ станциясын іске қосты. 1994 жылы Калифорнияда электр қуаты 480МВт, әр 1 кВт/с энергиясына бағасы – 7-8 цент. Бұл дәстүрлі станциялардан төмен. Калифорниядағы электр станция алдағы болашақта басты энергия көзі ретінде газ және күн бір-біріне тиімді толықтыруы мүмкін екенін көрсетті. Түнгі уақытта және қыста энергияны газ береді, ал жазда және күндізгі уақытта-күн. Тиімді күн сужылытқыштарын 1909 жылы ойлап тапты.
Күн- өте үлкен қуаты бар энергия көзі. 22 күн сәулесінің жерге тиесілі қуаты жердегі барлық органикалық отынның қорына тең.
2 Күн энергетикасының заманауи жағдайы
Күн энергетикасын жалумен қамтамасыз ету саласында қолданыстың кең таралғанын келесі статистикалық көрсеткіштерден байқауға болады. Европа одағында орнатылған күн коллекторларының жалпы көлемі 13960000кв/м жетті, ал әлемде бұл көрсеткіш 150000000 кв/метрден асып түсті.Жыл сайын Европадағы күн коллекторларының көлемі орта есеппен алғанда 12 % өсіп келеді, тіпті кей елдерде 20-30% асып түседі.Әр мың адамның басына шаққандағы коллекторлардың саны бойынша әлемде Кипр көш басында, онда үйлердің 90% күн қондырғыларымен жабдықталған (әр мың адам басына 615,7 кв/м көлемінде күн коллекторлары орнатылған), одан кейін Израиль, Греция және Австрия тұр. Орынатылған коллекторлар саны бойынша Европада көш басында Германия-47%, оданкейін Греция-14 %, Австрия-12%, Испания – 6%, Италия – 4%, Франция – 3%. Жылумен жабдықтау жүйесінде күн энергиясын қолданудың жаңа технологиясын жасауда Европа елдері сөзсіз алда келеді, бірақ жаңа күн қондырғыларын пайдалануға енгізу көлемі жағынан Қытайдан қалып қойды.
Жаңа күн коллекторларын пайдалануға енгізу бойынша әлемде 2014 жылы келесі статистикалық көрсеткіштер орын алды: Қытай – 78%, Европа – 9%, Турция мен Израиль – 8%, басқа елдер 5%
ESTIF (Күн жылу қондырғылары өнеркәсібінің Еуропалық федерациясының) эксперттік баға беруі бойынша жылумен жабдықтау жүйесінде күн коллекторларын қолданудың техника – экономикалықпотенциалы тек Европа Одағында 1,4 млрд. м2 құрайды, бұл жылына сағатына 680 000 ГВт·с жылу энегиясын өндіре алады деген көрсеткіш. Жақын арадағы жоспар бойынша 2020 жылға дейін бұл өңірде 100 000 000 м2 коллекторлар орнатуды қарастырған.
Күн энергиясын тәжірибеде қолдану бойынша көшбасында тұрған елдердің бірі Швейцария болып отыр. Мұнда жылу энергиясын алу үшін күштілігі 1-ден 1000 кВт аралығындағы кремний фото-түрлендіргіш арқылы жұмыс жасайтын 2600 гелиоқондырғылар және күн коллекторлары салынған. «Энерготәуелсіз Швейцария үшін!» айдарымен іске асырылып жатқан «Солар-91» бағдарламасы, бүгінгі таңда 70 пайыз көлемінде энергия импорттаушы болып отырған елдің энергетикалық тәуелсіздігін нығайтып және экологиялық мәселелерін шешуге елеулі үлес қосуда.
Ірі фирмалар өндіріс корпустарының шатырларына қуаттылығы 300кВт жететін гелиостанциялар орнатады. Мұндай бір станция кәсіпорын энергиялық қажеттілігінің 50-70% дейін жабады.
Электр желісін салуға тиімсіз Альпы таутөбелері аудандарында аккумуляторлы автономдық гелиоқондырғылар салынады. Қолданыс тәжірибесі көрсеткендей, Күн кем дегенде елдегі тұрғын үй ғимараттарын энергоқажеттіліктермен қамтамасыз ететіні куә. Гелиоқондырғылар ғимараттардың шатыры мен қабырғасына, автожолдардың дыбысқорғау қоршауларына, транспорттық және өнеркәсіп құрылымдарына орналастырылғандықтан қымбат тұратын ауылшаруашылық немесе қала аумағын қажет етпейді.
2.1 Күн коллекторы – күн жылыту жүйесінің басты элементі
Күн коллекторы кез келген күн жылу жүйесінің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Күн энергиясын жылуға түрлендіру осында жүреді.Күн жылуы жүйесінің тиімділігімен экономикалық көрсеткіштері коллектордың техникалық мінсіздігі мен құнына байланысты болады.
Жылыту жүйелеріде негізінен күн коллекторларының екі түрі қолданылады: вакуумды және жалпақ.
Жалпақ күн коллекторы корпустан, түссіз қоршаудан, абсорбер мен жылу оқшаулаудан тұрады
Корпус негізгі тірек құрылымы болып табылады, түссіз қоршау күн радиациясын коллектордың ішіне өткізеді, абсорбер сыртқы ортаның әсерінен қорғап, коллектордың беткі жағынан жылудың шығынын азайтады.
Абсорбер күн радиациясын сіңіріп, қабылдау бетімен жалғанған құбыр арқылы жылуды жылукөзіне жібереді. Жылу оқшаушылары коллектордың артқы және жанғы беттерінен жылу шығынын азайтады
Абсорбердің жылу қабылдағыш бетінде күн спекторының көрінетін және жақын инфро қызыл аумағында сіңірудің жоғары коэффиценті бар және коллектордың жұмыс температурасына сәйкес спектор аумағында шығарудың төмен коэффициенті бар селективті жабыны болады.
Ең жақсы заманауи коллекторлардың сіңіру коэффициенті 94-95 % аралығында, шығару коэффициенті 3-8%, ал ПӘК жылужабдықтау жүйесіне тән жұмыс температурасы аумағында 50% асады.
Селективті емес қара жабыны заманауи коллекторларда шығын деңгейі жоғары болғандықтан қолданбайды. 1.2 –суретте қазіргі заманғы жалпақ коллекторлар көрсетілген.
Ваккумдық коллекторларда (1.3 – сурет) абсорбердің әр элементі ішінде ваккум түзілетін жеке шыны құбырға орналасқан, соның арқасында конвекция мен ауаның жылуөткізгіштігінен болатын жылу шығыны толық жойылады. Абсорбердің бетіндегі селективті жабын шығару кезіндегі шығынды азайтады. Нәтижесінде ваккумдық коллектордың ПӘК, жалпақ коллекторға қарағанда едәуір жоғары болады, бірақ оның құны елеулі жоғары.
Коллекторлар түрлерінің салыстырмалы сипаттамалары.
Күн электр станциялары екі түрлі болады:
1 – КЭБмұнара типті,
2 – КЭБ модуль типті.
Көптеген кішігірім, әрқайсысы дербес күнді бақылайтын шоғырландырушы коллекторлардан тұратын жүйе модульді КЭБ деп аталады.
а) б)
2.3-сурет–Виссман фирмасының вакуумды коллекторы:
а) жалпы турі, б) монтажды схемасы
Шоғырландырушылар парабалоид формасында болуы міндетті емес, бірақ мүмкіндігінше сондай формада жасалады. Әр шоғырландырушы күн энергиясын жылутасығыш сұйықтығына береді. Барлық коллекторлардан шыққан ыстық сұйықтықтар орталық энерогостанциясында жиналады. Сұйықтық тасып жатқан жылу су буы болуы мүмкін егер ол бу турбинасында қолданылса немесе термохимиялық ортада – мысалы, ыдыраған аммиак. Шоғырландырушы коллекторлардың негізгі кемшіліктері:
1 –әр шағылдырғыш үшін құрылымы бойынша күрделі термо қабылдағыш керек.
2 –дисперсті шоғырландырушыларды жалғайтын қымбат жоғары температуралы конверсиялық тізбек керек.
2.2 Күн жүйесінің жылумен қамтамасыз етуінің жылулық сұлбалары
Әлемде ең кең тарағаны кіші күн жылу жүйелері. Әдетте, мұндай жүйелерге жалпы ауданы 2-8 м2 күн коллекторлары, бак-аккумулятор, колданылып жатқан коллекторлардың ауданымен анықталатын сиыйымдылық, циркуляциялық насосы немесе насостары (жылу схемаларының түріне байланысты) және басқа қосалқы қондырғылар. Шағын жүйелерде, жылу тасу циркуляциясы коллектор мен бак-аккумулятор арасында насоссыз конвекция арқылы жүре алады(термосифонды принцип). Бұл жағдайда бак-аккумулятор коллектордан жоғары орналасуы керек. Мұндай қондырғылардың қарапайым типі бак-аккумулятор бекітілген коллектор, бак-аккумулятор коллектордың жоғарғы жағында орналасқан (1.4-сурет). Мұндай жүйелер түрі әдетте ыстық су қамтамасыз етуге арналған шағын коттедж типті үйлерде.
үлкен өлшемдегі активті жүйе көрсетілген, бак-аккумулятор коллектордын астында орналасқан және жылу тасу циркуляциясы насос көмегімен жүреді. Мұндай жүйелер ыстық су қамтамасыз етуде және жылу қамтамасыз етуде қолданылады. Әдетте, активті жүйелерде, жылу жүйесінің жүктелетін бөліктерін қаптау, жылу көздерін көбейту қаралады, әсіресе электрэнергиясын және газды пайдаланатын жүйелер.
Күн жылу қамтамасыз ету жүйесінде салыстырмалы жаңа түрі үлкен жүйелер: ыстық су қамтамасыз ету және көпқабатты үйлерді немесе бүкіл ауданды жылу қамтамасыз ету. Мұндай жүйелерде тәуліктік немесе мезгілдік жылу аккумуляторландыру пайдаланылады.
Тәуліктік аккумуляторландыру жүйесінің жинаған жылу көмегімен бірнеше тәулік жұмыс істей алады, ал мезгілдік бірнеше ай істей алады.
Мезгілдік аккумуляторландыруда үлкен су толтырылған жер асты резервуарлары пайдаланылады, оған жаз бойы коллекторлардан алынған артық жылу шығарылып отырады.Мезгілдік аккумуляторландырудың басқа варианты, коллекторлардан түсетін, ыстық судың айналымын құбырлар арқылы топырақты жылыту болып табылады.
2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштердің түрлері
Энергетикалық көзқарас бойынша күн энергиясын электрэнергиясына түрлендіру (бұл түзу біртекті энергия түрлендіру) жартылай өткізгішті фотоэлектронды түрлендіргіштер (ФЭТ). ФЭТ-қабайланыстыоларғатән температура 300-350 К жәнекүнтемпературасы 6000 К жәнеолардың ПӘК-і 90% жоғары. Бұл түрлендірушінің параметрлерінің және структурасының төмендеуіне алып келеді, бұл энергия жоғалтудың ПӘК-тін 50%жоғары болуын қамтамасыз етеді. ФЭТ ПӘК-нің сезімталдығын арттыру екі жақты сезім талдығы бар түрлендірушінің көмегімен іске асырылады (бір жағының ПӘК-і 80%) люминесцентті қайта шағылдыру структурасын қолдана отырып,күн спектрін екі немесе одан көп спектрлерге бөлу үшін көп қабатты пленкалық жарық бөлгіштер (дихроинды айна) пайдаланылады және олар әр бөлікті жеке спектрлі ФЭТ-ке бөледі.
Энергия түрлендіру КЭБ (күн электр бекеті) жүйелерінде негізінде кез-келген жасалған және жасалып жатқан ФЭТ-тің әр типтері пайдаланылады, бірақ олар осы жүйенің талаптарына сай болуы қажет:
- Ұзақ жұмыс істей алу сапасының жоғары болу (он жыл шамасында);
- Түрлендіруші элементтерін дайындау және кәсіпорындар оны көп мөлшерде шығару үшін жасалған материалдарының қол жетімді болуы;
- Түрлендіру жүйесін құруға кеткен энергия шығынының ақталу мерзімінің қол жетімді болуы;
- Түрлендіру жүйесін басқару және энергия таратуға(космос) байланысты энергия мен масса шығынының минималды болуы;
- қызметкөрсетуқарапайымдылығы.
Мысалы, КЭБ құруға қажетті кейбір озық материалдарды алу қиын, себебі олардың мөлшерінің шектеулі болуынан және өндіру қиын болуы. ФЭТ-тің энергетикалық және пайдалану сипаттамаларын жақсарту, мысалы, қиын құрылымдықұру арқылы жүреді, олардың кәсіпорынның мүмкіндіктерімен сай келмеуі, оларды көп мөлшерде өндіру және арзан баға болуы және т.б. Өндірудің жоғары деңгейіне қол жеткізу, ФЭТ өндіру кәсіпорынының жалпы автоматтандырылған кезде болады, мысалы, ленталық технология негізінде және осы профильге сай дамыған желілі кәсіпорын құру, яғни өндірістің бір бөлігін заманауи радиоэлектронды өндірісті құру. Автоматтандырылған желіде күн элементтерін және күн батареяларын жинау олардың бағасының 2-2,25 есе төмендеуіне алып келеді.
3 Келешектегі жарық энергиясының инновациалық дамуы
Қазақстан 42 және 55 градус арасында Солтүстік ендікте орналасқан болғанына қарамастан, елде күн радиациясының потенциалы маңызды және жылына ол 13001800 кВт сағ/м2 болып табылады. Континенттік климатқа байланысты, жылына күн сағатының саны 2200-3000 құрайды. Жарық энергиясын Қазақстанда пайдалану экономика жағынан тиімді.
Жарық энергиясының потенциялы Қазақстанда жылына 2,5 млрд. кВт сағ. аумағында бағаланады. 2.1 және 2.2 – суреттерінде Қазақстан Республикасындағы Күн сәулесінің көлемі қөрсетілген.
Қазіргі кезде энергетика және минералдық ресурстар министрлігімен біріге отырып, «Энергия үнемдеу және дәстүрлі емес энергия алу жолдарын қарастыратын бағдарлама» қарастырылуда.
2014 жылдың маусым айында, Қазақстандық ғалымдар индустриалдық инновациялық стратегияны орындау барысында барлық аумақтағы ғылыми зерттеулерді және Күн сәулелік батареялар көмегімен жұмыс істейтін технологияларды қосып, бір бағдарламаға айналдыру арқылы республикадағы альтернативтік энергияны өндіру жұмыстарының жүргізіліп жатқанын ақпараттық агентсттік хабарлады.
Қазақстанда жарық энергетикасын дамыту үшін барлық жағдайлар бар, оның ішінде альтернативті энергетика кіреді. Кварцты шикізаттын өзі 267 млн. тонна болып табылады. Өнеркәсіптік кең орындары және басқа да пайдалы қазбалар көздері бар, олардын қатарында сирек жердегі фотоэлемент галлий, мышьяк, кадмий, германий жатады. Осы негізде 20 жылдан астам уақытта фототехнологиялар дамыды. Қазақстандық арсенид-галийлі жарық антенналары совет үкіметінің ғарыштық спутниктерінде қолданылған. Олардың ПӘК-і 24% болғаны үшін әлемдегі ең тандаулы болған.
3.1 Күн энергиясы: «Қазақстанда жасалған»
2012 жылдың 25 желтоқсан айында Астанада фотоэлектр модульдерін өндіретін зауыт іске қосылды. Казатомпром – «Astana Solar» ЖШС атты еншілес ұйымның өндірістік желісін іске қосқан адам Президент Нұрсұлтан Назарбаев. «Сендер ең алғашқы күн батареяларын шығаратын обьектінің жұмысшыларысындар. Келешек – «жасыл» экономикада. Бұл тақырыпты біз ЭКСПО-2017 үшін алдық және оған дайындалып жатырмыз. Осы панельдерден үй шатырларын құрайды. Осыған ұқсас нысандарды Оңтүстік Кореяда, АҚШ-та көрдім. Әрине, келешекте бұл мұнайды, газды және басқаларын алмастырмайды, бірақ оған талпыну керек»,- деп Қазақстан басшысы, зауыт жұмыскерлерімен сойлесе отырып айтқан.
Зауыт жұмысын бастағанда 2012 жылдың 25 желтоқсан айында тауарлар шығарылған кезде 2 миллиард теңгеге 27 564 дана фотоэлектрлік модуль қосылған, ол 6,4 МВт қуатқа тең. Қазіргі кезде 1 тәулікте орташа санағанда толық жүктелу 300 дана фотоэлектрлім модульден артық.
Халық компанияның архивы бойынша, 2013 жылдың маусымынан бастап жаппай сатылым жоғарылай бастайды, яғни фотоэлектрлік модульдер 15 413 дана Қазақстандық өнім бойынша және 1,4 МВт қуатына көптеген іс-қағаздар жүргізілген. «Astana Solar» ЖШС қазірдің өзінде аяқтау жұмыстары болып жатса да, іске қосу стадиясымен жұмыс істейді. Толық өнімділік қуатқа зауыт 2016 бірінші жартысында шығуды ойластырады.
Зауыттыңсатып алушыларыі Қазақстандық компаниялар болып табылады. Бірақ шетелдік нарықты іздеу іс-шараларында жүргізеді. Біздің көршілеріміз және серіктестеріміз. Біздің тауардың ең басты артықшылығы ең сапалы стандарттар мен европалық өнімдердің технологиялық кепілдік пен қызмет көрсету болып табылады
«Astana Solar» ЖШС бұл Франция мен Қазақстанның бірге құрған индустриалды-инновациондық жобасы болып табылады. Оған көптеген мемлекеттер қызығушылық танытуда, өйткені,Өскеменде құрылып жатқан фотоэлектрлік пластиналарды өндіретін зауыт «Kazakhstan Solar Silicon» ЖШС әлемдегі ең танымал 5 зауыттар ішіне кіреді.
2014 жылдын наурыз айында басталған зауыт 2016 жылдың 1-ші жартысында өнімділік қуатқа шығады. Қазіргі уақытта техникалық жабдықтау және іске қосуға дайындық жұмыстары сияқты монтаждық жұмыстар жүргізілуде. Өскемендегі зауытта кремний және фотоэлектрлік пластина өнімдері шығарылатын болады. Оларды Астанадағы «Astana Solar» ЖШС зауытына фотоэлектрлік модуль өндіру үшін жеткізіп отырады.
KAZ PV жобасы өзіне толық процестік өнімділік қосады, яғни, жоғарғы технологиялы инновациялық шикізат тауарынан бастап. «МК «KazSilicon» ЖШС (Үштөбе қ.) Сары-көлдегі салымнан кварцты және металдық кремнийді өндеумен айналысады; «Kazakhstan Solar Silicon» ЖШС (Өскемен қ.) фотоэлектрлік пластиналарды өндейді және «Astana Solar» ЖШС фотоэлектрлік модульді құрастырады.
Жобаның құны 18,5 млрд теңге. 450 жұмыс орны құрылған.Бас мамандар Францияда оқытылған. Зауытының өндірістік жобалық қуаттылығы– 60 МВт жылдағы фотоэлектрлік пластинадағы қойылған қуат Қазақстандық жарық модульдерінің кепілдік уақыты 20-25 жыл.
Тақырыбы «Болашақтың энергиясы» болатын, Астанада өтетін Халықаралық мамандандырылған ЭКСПО-2017 көрмесінің қарсаңында, Қазақстанда жаңартылатын энергия көздерін пайдалануды қарастыратын жаңа жобаларды іске асыруға кірісті. Осындай жобалардың бірі ауданы 1200 шаршы метр болатын күн биовегетариясының (күн жылыжайы) құрылысы болып табылады.
Жасөспірімдер, қарапайым отбасылар, кіші және орта бизнестер арқылы “жасыл” технологиялар мен тәжірибелерді енгізу біздің еліміздің социалды дамуына және тұрақтылығына, әсіресе ауылдық жерлердің, көмектеседі. «ЭКСПО-2017-ге біздің тұрмысымыз жайлы, ауылдық және қала тұрғындарының өмірі туралы көбірек білгісі келетін көптеген туристтер келеді. “Жасыл” қонақ этно-үйлерін жасау адамдардың көп көлеміне қарапайым қазақстандықтардың өмірі жайлы білуге мүмкіндік береді.
ЭКСПО-2017 – бұл қазіргі кезде біздің еліміздің әлемдік қауымдастықта алға жылжу идеологиясы болып табылатын ұлттық жоба».
3.2 Баламалы энергия көзі, баламалы қуат көздері, күн көлігі.
Баламалы энергия көзі деген не?
Бүгінгі күнде адамдардың тұрмыс тіршілігі табиғатты басқару арқылы, жақсартуға ұмтылу және жаңа өндірістерді дамытудың салдарынан айнала қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудыруда. Соңғы бірнеше жылда күн сәулесі қуатымен жүретін көлік технологиясы қарқындай дамып келеді. Мұндай машиналар сағатына 130 шақырым жылдамдықпен де жүре алады. Алайда, барған сайын қымбаттап келе жатқан жанар-жағар май бағасына алаңдаулы тұтынушылар мұндай көлік сатып алаудан бұрын жадында сақтайтын бір нәрсе бар: күн батқанға дейін үйге жетіп үлгермесеңіз, машинаңызды сүйретуге мәжбүр болуыңыз да мүмкін.
Айталық, екі кісілік күн көлігі 2 миллион долларға сатып алынды. Бірақ сонша ақша текке кеткен жоқ. Қисық, ауыр жолдарда 3000 километрді орташа 90 км/сағ жылдамдығымен, ал түзу жолда ол 135 км/сағ дейін жеткізе алатынына болжау жасадық. Күн көлігінің сонша, үлкен жылдамдылыққа жетуі ең алдымен оның күн табақшасының жаңаруы. Егер мұндай күн көлігі елімізде шығар болса улкен сұранысқа ие болар еді. Күн көлігі көптеген адамдарды таңқалдырып, қызықтыратыны сонша мүмкін жеке заводтар шығуы мүмкін деп ойлаймыз. Соңғы хабарламаларға жүгінетін болсақ, Голландиялық топтың Нуна 4 машинасы жарыстан жеңімпаз атаныпты. Мұндай көліктер 3.000 шақырым жерге 33 сағаттың ішінде апара алады екен.
Ал менің көлігім 130 км жол жүре алады және ол электр көлігі 8 сағат қуаттанады. Егер біз осы көліктің негізінде күн көлігін жасайтын болсақ, және де онда күн элементтерін орнататын болсақ, бізге азырақ уақыт қуаттандыратын, әрі жолдың ұзындығын қысқартатын машина алушы едік. Қатарынан 20 жыл бойы осындай күн көлігін құраған Даниялық саяхатшы Ханс Тоструп екен. Ол да өзінің көлігіне күн сәулесін жинайтын табақшалар орнатқан. Менің машинамның беткі беті күн сәулесін жинайтын фотогальваникалық клеткалармен жабылған таблица тәріздес құрылғы. Егер осындай құрылғыны далада, яғни күн сәулесінде 5 сағат қойсақ, жиналған күн қуаты электрикалы моторды айналдыруға болады. Кәзіргі кездегі барлық күнкөлігінің түрі, құрлымы бірдей болып келеді. Бірақ менің жобамдағы күнкөлігінде ерекшеліктер бар. Ол арнайы батарей куатымен жасалған схема арқылы жүретін және де үш дөңгелек, толығымен дерлік күн элементерімен қапталған, кішігірім кабина, және жалпақ корпусы бар. Артқы дөңгелегі қозғаушы, қарапайым электроматор. Машина төбесіне орнатылған арнайы құрылғы арқылы энергияны аккумуляторға жинайды.
Жанар – жағар май да бағасы да жылдан жылға қымбаттап келедi, автокөлiктер де көбейiп барады. Бiрақ осы (жанар май, мұнай)бензин қоры шектеусiз емес шығар. Сол кезде машиналар немен жүредi? Бензинмен жүрмейтiн ерекше көлiктер шығарыла ма? Деген оймен мен осы көліктің макетін жасауға кірістім. Болашақта ауаны ластамайтын көліктер шығару, қазірдің өзінде жоспарланып отыр. Осыған орай менің құраған машинама мынандай материалдар қажет. Жанар-жағармаймен жүретін көліктер жылына көп қаражат жұмсайды. Және олардың көбісі жоғары сападағы жанар маймен жүруге арналған. Сол себепті көліктердің өмір сүруі қысқаруда. Ал жоғары сапалы жанармай бағасы қымбат.
Жылына орта есепен казіргі қолданыста жүрген көлікпен 50-80 мың км жол жүреді. Орташа жылдамдықпен жүретін көлік 100 км жолға 6 литр жанармай жұмсайды.
Яғни , 1 км 0,06 литр жұмсайды. Ал АИ-92 жанармай 125 тг (күзде талонмен ғана сатады).
Бір жылда жанармайға кететін қаражат: 80000*125*0,06=600000 теңге, десек 10 жылда тек қана жанармайға 6000000 тенге жұмсалады. Болашақта жасалатын күн көлігінің шатырында 3,5 метр квадрат күн табақшасы орналасады. Бір күнде егер 6 сағатқа жуық қуат алатын болса, шамамен 8-10 КВт/сағ электр тоғын өндіретін болады. 80 км жол жүруге жетеді. Ал толық қуатымен 350 шақырым жүріп өте алады және 1 сағат тоқ көзінен қуат алған көлік 24-27 км жол жүре алады. Сонымен мен құрайтын көліктің бағасы шамамаен 10 мың доллардан жоғары болады. Осы күн көлігін сатып алған тұтынушы көліктің шығынын 3 жылда ақтап алады.
Қазіргі таңда Алматыда 40-50 ге жуық электр көліктерін қуаттандыратын станция жұмыс атқарып жатыр. Болашақта Қазақстанның басқа қалаларында осындай станциялар ашылса көптеген көлік жүргізушілер көлігін тегін қуаттандыра алады. Қалай үнемдеуге болады? Осы сұрақ төңірегінде мен ойлана келе, машинама кететін шығынды есептедім.
Берілгені : E= 3*10 ^ 8 м/с
λ = 7*10 ^(- 7)
M si=39кг (күн батареясының массасы)
Һ= 6,63 * 10 ^(-34) дж/с
t = 1 сағат=3600 сек
NA =6,02*10^23
Табу керек : P= ?
Шешуі: P=P1 *N=(һ*с)/(t*λ)*N
N=(NA*m si ) /M=(6,02*10^23*39)/(28*10^(-3))= 8*10^26
P=(6,63*10^(-34)*3*10^8) /(3600*7*10^(7)) * 8*10^26=6314 BT
Сонымен, күн энергиясының 36 % қабылдап алады, қозғаушы күш 2,2 кВт. Артық энергия қуаты 10 кВт/сағ және салмағы 31 кг болатын литий-иондық акумулятор орналастыруға болады. Көліктің бас құрастырушысы, Мен арнайы мамандандырылған жас техниктерге арналған орталығында дәріс алдым. 1930 жылдары шыққан машиналардың суретіне қарап отырып құрастырылған бұл машинам нарыққа қолдануға ыңғайлы және ұтымды. Мақсат — көне көлікті жаңа технологиямен жарақтандыру болған. Ал күн энергиясын қабылдайтын құрылғыны Өскеменнен, ал аккумуляторды Павлодардан алдырту үнемді. Жарамсыз болып қалған кез келген машинасының қаңқасын кесіп-пішіп, жаңа көлік жасап шығарау тиімді деп ойлаймын. Сосын ол көлікті бояп, әрлеуге болады. Жалпы, сырт көзге көлік көнелеу көрінгенімен, ішкі құрылғыларын да жаңалауға болады. Электр қозғалтқышының әсерінен көліктің салмағы төмендейді. Ол оның барлық сипаттамаларын арттырады. Шығынсыз көлікке күн жарқырап тұрса жеткілікті. Генератормен және кез келген жердегі ток көзі арқылы қуат ала алады. Ал бұлтты күндері көлік аккумуляторға жиналған токтың күшімен жүз шақырымға дейін жүруге қауқарлы болады. Жалпы, бүгінде қазақ балаларын техниканың қыр-сырына баулып жүрген маман аз емес. Осыған дейін жанармаймен жүретін жеңіл көлікті және күн энергиясынан қуат алатын мотоциклді де құрастыруға болады. Сосын мұндай жобаларды Астана, Алматы, тіпті шет елдерде өтетін көрмелерге қойылып, жүлделі орындар иеленсе, болашақта еліміздің мәртебесін көтерсек деп мақсат қойдық. Менің қозғайын деп отырған негізгі ойым табиғат-ананы сақтай отырып өзімізге ұтымды әрі қолайлы энергия көздерін табу. Шамамен осы ғылым саласы болашақта іске асады дер ойлаймын. Әлемдегі ірі көлік жасаушы өндіріс орындарының көпшілігі бүгінгі күні гибридтік машиналар шығаруды өздерінің жоспарларына енгізіп отыр. Алайда, олардың ешбірі бұл тұрғыда электр қуатының көзі ретінде күн сәулесін пайдалану технологиясын әзірге негізге алғысы келмейді.
Көрші Қытай мемлекетінде дәл осындай көліктердін көшірмесін жасап бүкіл әлемге жоғары ұсыныспен сатылып жатыр.
Алайда, мұндай машиналардың кемшіліктер тұстары да анық. Түн уақытында мұндай машинаның алысқа ұзай қоюы қиын. Күн сәулесі қуатымен жүретін көлік технологиясының әуенің ластануы мен ауа-райының өзгеруіне қарсы күресіп жатқан адамзат баласына көмекке келуіне әлі де бірталай уақыт қажет етеді. Егер күнкөлігі күн батқанан кейін жүргісі келсе онда оған кішігірім жел қуатын алатын диірмен орнатуға болады. Осы диірмен қосымша электр энергиясын бере алады Менің есептеуімше мұндай көлік барлық талаптарға сай болып келеді. Қарапайым көлікке ұқсайтын, кейбір өзгерістерімен, басқа көліктермен салыстырғанда күн көлігінің техникалық сипаттамасы бойынша жоғарғы нәтижелер көрсетуде.
Баламалы қуат көздері
Қазіргі кезде XXI ғасырға қадам басқан адамзат жаңа дәуірде өмір сүру үшін нені басты негіз болатындығына зер сала бастады. Соның ішінде қуат көзі адам өмірінің құрамдас бөлігі болып табылатындығы сөзсіз. Ол әр түрлі материалдар туындатуға мүмкіндік береді, жаңа технологиялар жасауда басты фактор болып табылады. Қарапайым тілмен айтқанда әр түрлі қуаттарсыз адамзаттың толыққанды өмір сүруіне қабілеті жетпейді. Адамзат алғашқы от алаудан атом электр станциясына дейінгі жолдан өтті, көмір, мұнай және газ сиақты негізгі дәстүрлі энергия қуаттарын өндіруді, өзен қуатын пайдалануды үйренді, «бейбіт атомды» меңгерді. Дегенмен, кейінгі кездегі жаңа дәстүрлі емес баламалы қуаттар түрлерін пайдалану мәселесі жиі талқыға түсе бастады.
Мамандардың бағалауы бойынша көмірдің әлемдік қоры 15-тен 30 трлн. тоннаны, мұнай – 300 млрд. тоннаны, газ – 220 трлн. текше метрді құрайды. Көмірдің барланған қосалқы қоры 1685 млрд. тоннаны, мұнай – 137 млрд. тоннаны, газ – 142 трлн. текше метрді құрайды. Осындай ауқымды деректерге қарамастан, кейінгі жылдары теңіздердің қайран аймақтарында мұнай мен газдың орасан зор қорлары табылып отырғандығына қарамастан баламалы қуат көздерін игеру беталысы байқалады.
Мұндай беталысқа көптеген себептер табылуда. Соған орай бірнеше жауап та табылуда. Соның ең біріншісі – энергетика саласын негізгі тұтынушы өнеркәсіптің үздіксіз өркендеуі. Қазіргі жағдайда көмірдің қоры шамамен 270 жылға, мұнай 35 – 40 жылға, газ 50 жылға жетеді деген көзқарас бар.
Екінші – жаңа кен орындарын, әсіресе терең бұрғылауды ұйымдастырумен (оның ішінде теңіз жағдайында) байланысты, басқа да кұрделі және ғылымды көп қажет ететін технологияларға жұмсалатын елеулі қаржылық шығынмен байланысты.
Үшінші – энергетикалық қорларды өндірумен байланысты экологиялық мәселелер.
Бұған қоса қуат көздерін игерудің қажеттігіне жаһандық жылыну да маңызды себеп болып табылады. Оның мәні жылу, электр қуатын алу ұшін және көлік құралдарының жұмысын қамтамасыз ету үшін көмірді, мұнайды және газды жағу кезінде бөлінетін көміртегінің қос тотығы (СО2) Күн жылытып тұрған планетамыздың беткі қабатындағы жылуды жұтып, булану әсерін туғызады.
Қазіргі кезде қуаттың қайта жаңғыратын барлық түрлерін пайдалану жөнінде әр түрлі көптеген идеялар мен ұсыныстар жасалуда.Шынын айтқанда Күннің көзі таусылмас қуаттың негізгі «тегін» түрінің бірі болып саналады. Күн қуаттың таусылмас қайнар көзі. Ол жер бетіне секундына 80 трлн. Киловатт береді, яғни бүкіл әлемдегі электр станцияларынан бірнеше мыңдаған есе көп. Тек оны пайдалана білу қажет.Мәселен, Қытайдың Тибет автономды ауданында гелиопештер орнатылған. Күн қуатымен 150 мың шаршы метр аумағы бар тұрғын үйлер жылытуда, жалпы ауданы милиондаған шаршы метр гелио жылытқыштар салынған.Бірақ, күн қуаты тегін болғанымен, одан алынатын электр қуаты әрқашан арзан бола бермейді. Сондықтан да, мамандар күн элементтерін жетілдірумен және оны тиімді етумен үздіксіз айналысуда. Жалпы алғанда айтарымыз – күн қуатын пайдаланудың экологиялық тиімділігі зор.Қуат көзін тиімді пайдалану қазіргі заманға сай қолданыс табады. ХХ1 ғасыр технологиясының дамуы қарсанында қуат көзін сақтайтын технологиялар дамып келеді.. Қуат көзін сақтайтын технологияларға мысал келтіре отырып,түсінгеніміз тек жасанды жолмен ғана емес сонымен қатар табиғи жолмен алуға болатынына көз жеткіздік
3.3 ҚарМТУ-дағы ыстық сумен және тоқпен қамтамасыз ету жүйесіне арналған күн коллекторлары
ҚарМТУ-да жоғары технологиялық технологиялар негізінде ғимараттарды энергиямен қамтамасыз ету үшін энергияны үнемдеуіш гибридтік кун қондырғылары құрылды және пайдалануға берілді.
Жұмыстың өзектілігі Мемлекет Басшысы Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан халқына жолдауы негізінде қалыптасты, онда Қазақстан үшін индустриялы технологиялық стратегияны қалыптастыру қажеттігі белгіленді.Экономиканың дамуы табиғи ресурстар сарқылуына және қоршаған ортаны ластау әкелетін, энергия тұтынудың және пайдалы қазбаларды өндіру ұлғаюымен жүреді. Осыған байланысты, Қазақстан Республикасының ғылыми-техникалық саясаты концепциясына сәйкес, энергетикалық секторын дамыту, энергия тұтынудың тиімділігі мен экологиялық тазалығын қамтамасыз ететін жаңа тиімді ғылыми әдістер мен технологиялық тәсілдер құруға арналған басым бағыттардағы жұмыстар жатады.
Жоғары ПӘК және энергия шығындарыныңтөмен болуы гибридті жүйенің айқын артықшылығы болып табылады. Себебі оның бетінің температурасының өсуі кезінде дәстүрлі фотоэлектрлік модульдің тиімділігі төмендейді, бұл ретте өндіретін электр энергиясының көлемі, мерзімі мен оның сенімділігі төмендейді; біздің қондырғыда салқындату жүйесін пайдалану арқасында модуль қызып кетуінің барлық дерлік теріс әсерлері жойылды, ал бөлемелерді жылыту үшін қолдануға болатын артық энергия жылу тасымалдағышты жылытуға бағытталған. Айрықша ерекшелігі айтарлықтай материалдық шығындарды азайтуға мүмкіндік беретін, бөлме ішіне сыртқы күн сәулесін тасымалдау үшін талшықтын мүмкіндіктерін пайдалану болып табылады.
Бұл конструкция ҚР климаттық жағдайлары үшін толығымен бейімделген және оны жыл бойы қолдануға мүмкіндік беретін жаңа гибридті баламалы жүйе болып табылады.
Зерттелетін жоба жаңалығы ең жоғары тиімділігі кезінде оны айтарлықтай мол шығынсыз пайдаланудағы альтернативті энергияны кешенді өндіруге негізделеді.
Энергиямен қамтудың модулдік жағы арқасында алуға мүмкіндік беретін, ең бастысы тәсіл ұсынамыз: табиғи жарықтандыру, ыстық сумен қамтамасыз ету және электр көзі.
Ұсынылып отырған жоба бәсекеге қабілетті және Қазақстанда аналогы жоқ. Халықаралық тиімділіктер Қазақстан Республикасының технологиялық тәуелділігінің төмендеуімен, сыртқы нарыққа жоғары технологиялық өнімдер шығару мүмкіндігімен, бірегей жоғары технологиялар саласындағы Қазақстанның халықаралық беделін арттыру, импорт алмастыру және энергия және ресурс үнемдеуге секторында жергілікті қамтуды бағдарламаларды жүзеге асырумен жүреді. Алынған нәтижелер талшықты-оптикалық технологиялар саласындағы ғылым мен озық технологияларды дамытуға ықпал ететін болады. Эксперименттік шағын өндірістер, жаңа жұмыс орындарын құрумен энергия үнемдеу жүйелерін шығаруынұйымдастыру.
Қорытынды
XXI ғасырдың ортасы – соңына қарай мұнай, табиғи газ және басқа да энергетика қорларының азаюы, сонымен бірге атмосфераға зиянды қалдықтар көп бөлетін көмірді қолданудың азаюы (есептеу бойынша ол 300жылға жетуі тиіс), ядролық отынды пайдаланатын реактор – байытқыштарды белсенді дамуы 1000-даған жылға созылады деген болжамға сүйенсек ғылым мен техниканың дамуының осы кезеңінде жылу,атом және гидроэлектрлік көздері әлі де көп уақыт басқа энергия көздеріне қарағанда басымдыққа ие болады. Қазірдің өзінде мұнай бағасы қымбаттады, сондықтан жылу электростанциялары мұнайдың орнына көмірді көбірек қолданады.
Осы уақытқа дейін бірнеше рет қалыпты энергия көздерін жаңа тиімді энергия көздеріне ауысулар болып тұрды. Бұл ескі энергия көзінің таусылуына байланысты емес.
Күн адамға жылу бөлуі мен жарық бөлуін тоқтатқан емес: бірақ сонда да адамдар бірде отты алуды үйреніп, ағашты жаға бастады, содан кейін ағаштың орнына тас көмірді қолданды. Ағаш қоры шексіз болса да, бу машиналарына жылуды көбірек бөлетін энергия көзі керек болды.
Бірақ бұл тек бір кезең болды. Көмір өз орнын энергетикалық нарықта мұнайға жол берді.
Қазіргі кезде жетекші отын болып мұнай мен газ болып тұр. Бірақ газдың әр куб метріне немесе мұнайдың әр тоннасын алу үшін жердің терең қабатына бойлап енуге тура келеді.
Айырбас? Энергетиканың жаңа көзі керек. Әрине, ол, күн энергиясы болатыны сөзсіз.
Гелио энергетика – энергия алудың болашағы бар бір баламалы саласы, әрі ауданның экологиясына тигізер зияны өте аз. Күн энергетикасы энергия көзінің қайта жанданған түрі, әрі экологиялық таза түрі. Қазір энергияның бұл түрі энергияның басқа көздерінің жетіспеушілігіне байланысты әрі күн энергиясының жыл бойы мол түсуіне байланысты экономикалық тұрғыдан өте тиімді.
Әлемдік энергия саласында күн энергиясы басымдыққа ие болып келеді. Күн энергиясының өзіне көңіл аудартатын мынадай себептері бар:
- Күн энергиясы біздің планетамыздың барлық нүктесінде қол жетімді, сондықтан ол барлық елдер үшін энергиялық тәуелсіздікке қол жеткізетін болғандықтан қызықтырады;
- Күн энергиясы – бұл қоршаған ортаға зияны жоқ экологиялық таза энергия көзі;
- Күн энергиясы – бұл миллиондаған жылдар бойы қолдануға болатын таусылмайтын энергия көзі болып табылады.